十幾度下水如何帶來神奇變化?熱泵技術 十年冷暖

來源: 孫子兵 2009-02-05 02:15:34 [] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀: 次 (15895 bytes)
北京市環境監測部門剛剛發布了今年1月份空氣質量檢測結果,當月北京空氣質量達到和好於二級的“藍天”為24天,創造了2000年以來同月份的最高值,北京的藍天越來越多,但要是放眼全國甚至全球範圍來看,節能減排仍然任務艱巨,有沒有什麽好辦法,既節約能源,又減少汙染物和二氧化碳排放?很多有遠見的企業也瞅準時機,尋找既能賺錢又有益環保的新產業、新技術,今天就來看看我們記者的一個新發現。

普通地下水不僅可以供暖,還可防暑降溫?

記者春節前在北京市一個小區裏看到,當天的最低氣溫是零下8度,記者發現這個小區有點兒特別,與其他樓宇不同,這裏的住宅樓外牆上看不到一台空調,那麽,這裏的居民冬天怎麽采暖,夏天又是怎麽防暑的?

北京市方莊紫芳園小區小區住戶李先生:“它在小區下麵有一個機房,應該是小區安排的,從地下熱水來供暖的,是這樣的。”

記者:“那現在你們屋子裏邊這個溫度大約是多少?”

李先生:“現在在冬天溫度很舒服,我們可以看一下,冬天的溫度應該是在23度左右。”

記者:“供暖的暖風是從哪兒進來的?”

李先生:“暖風是在這裏,上麵有一個通風的地方,然後暖風就會從這裏吹過來,屋子裏邊空氣也比較流通吧,然後溫度也非常均勻。”

記者:“夏天你這沒有空調怎麽辦呢?怎麽製冷降溫呢?”

李先生:“夏天這個機房也是可以製冷的,就是冷氣,也仍然是從那個機房提供上來的。”

在這個屋子裏沒有暖氣片,每個房間和客廳裏隻有通風口,有點像中央空調的送風口,但李先生告訴記者,小區裏並沒有裝中央空調,居民的冬季采暖和夏季防暑以及洗澡熱水都由小區裏的水源泵房來提供。

北京方莊紫芳園小區空調項目負責人胡衛偉:“我們這采用的是水源熱泵係統,冬天能夠取暖,夏天這同樣一套係統,還能夠製冷,能量是從地熱取過來的。”

記者被帶到了小區外一個地方,胡衛偉告訴記者,給小區供暖的熱量就來自這口井裏的地下水。

胡衛偉:“就在這裏,就是我們打的一口井,在這呢,這是抽水井,現在我們小區總共打了6口抽水井,12口回水井。”

記者:“下麵是什麽?”

胡衛偉:“這下麵是抽水泵,有個淺水泵放到井裏頭去了,然後抽水,抽取地下水上來,進入剛才咱去的那個機房。”

在傳統供暖方式中,要讓房間溫度達到20度左右,通往房間的熱水管道中的水溫就必須在四五十度以上,那麽,這裏抽取的地下水的溫度是多少呢?

記者:“你們用地下水來供暖,你們的地下水是不是溫泉呢?”

胡衛偉:“不是,這個地下水就是普通的地下水,因為這個上來的水是14度左右,跟那個平常老百姓家裏抽的水是一樣的,一模一樣的,不是溫泉。”

僅十幾度的地下水如何帶來這神奇的變化?

北京的一個小區利用一種全新的方式來解決居民冬暖夏涼的居住要求,他們通過抽取地下水,提取熱量,不僅能在冬天實現無汙染供暖,還能在夏天防暑降溫甚至全年提供洗澡熱水,為什麽僅僅十幾度的地下水卻會帶來這麽多神奇的變化?

從這口井裏抽取的水的溫度隻有攝氏十三四度,它通過什麽樣的過程才能讓住戶家裏的溫度達到20度以上呢?記者被帶到了小區的熱泵機房。

北京方莊紫芳園小區空調項目負責人胡衛偉:“從外麵抽取的水源水13攝氏度的,然後進入這個主機的蒸發器,從13度抽進來,然後經過我們蒸發器的吸熱變成6攝氏度的水了,然後又回灌到地下去了,涼水回下去了,但是把熱量提取出來了,等於有個7攝氏度的溫差,就會有能量的。”

記者:“能量相當於儲存在什麽地方?”

胡衛偉:“儲存在這個壓縮機裏頭了,然後又變成45度的空調水,到用戶(家)裏頭去了。”

據介紹,從冷水裏提取能量給用戶供暖最關鍵的是這一套水源熱泵,那麽,熱泵是什麽樣的東西呢?研發單位負責人揭開了其中的奧秘。

同方股份公司人工環境有限公司總經理範新:“過去我們在冬天的時候,如果房間或者建築物要采暖,這時候往往用燃燒的辦法,比如說我們燒煤燒油燒氣,有的地方還會用電,都是用燃燒的辦法去獲得熱量,這是傳統的方法,今天出現了另外一種方式,我們不去燃燒,看一看,在我們的建築物以外什麽地方,什麽地方有能量,然後我們通過一種方式,一種手段,把那個地方的能量搬運回來,然後放到我們的房間裏邊,冬季就達到了采暖的目的,這種把能量搬運到房間裏麵的這種技術或者設備那就叫做熱泵,水泵是搬運水的,熱泵是搬運能量的。”

水泵可以把水從低處抽到高處,那麽,熱泵怎麽把能量從低溫提升到高溫呢?

範新:“就是說第一,把能量收集起來,比如說在12度的水裏麵,把能量收集起來,然後通過它的熱泵的壓縮作用,然後再把這能量提升到45度或者50度,然後這個時候再送給房間裏麵去用。”

這種技術聽上去很神奇,不過,作為研發者,範經理說,其中的原理其實很簡單。

範新:“熱泵是基於一個很古老的熱理學的理論,那裏麵有一個循環,叫卡諾循環,發明的這個循環其實原本是為了製冷的,比如說我們的冰箱,比如說我們的各種冷凍,比如說冷櫃,所以說那個循環是來製冷的,其實我們想一想,一個正循環是製冷,那它的逆循環一定就是製熱,同方是率先發現了這樣的一種技術,熱泵技術,在整個社會上的一種需求,然後把這樣的一個理論,把它做成一個具體的技術,然後再去把它產業化和市場化。”

範新說,同方自主研發的水源熱泵誕生已有10年曆史,但它最驚豔的亮相是在2008年的北京奧運會上。

北京奧運會不僅僅給世界帶來了精彩絕倫的開幕式,還成功實現了綠色奧運、科技奧運、人文奧運的理念,而綠色奧運深深植根於每一個比賽場館和配套設施中,清華同方的水源熱泵技術就在奧運村裏派上了用場。

北京奧運村熱泵項目技術負責人宋建剛:“通過水源熱泵機組給奧運村裏麵,夏季給室內送涼風。”

記者:“製冷效果怎麽樣當時?”

宋建剛:“當時就是裏麵,無論從運動員還是各國官員方麵都給提出了好評,引用當時阿根廷代表團團長的一句話,說我們這裏一切服務都很棒,空調很爽。”

那麽,采用熱泵技術後,運動員村在能源消耗和汙染氣體排放方麵有什麽效果呢?

宋建剛:“每年我們可以節省標煤折合可以達到3600噸,減少二氧化碳的排放可以達到128噸,粉塵可以達到減少大約10萬噸。”

範新:“因為它沒有燃燒過程,所以自然也就不會產生比如說高溫的煙氣,以及二氧化碳,二氧化硫和粉塵這樣的東西。”

更值得注意的是,奧運村裏的水源熱泵提取的能量並不是來自地下水而是來自附近的汙水。

宋建剛:“這套係統的取水口就是采自這條河道,也就是咱們清河汙水廠排出來的汙水。”

範新:“包括地下水、地表水、城市汙水,還有各種工業餘熱,各種工業廢水,餘熱尾水,都可以用水源熱泵。”


看到熱泵的神奇,也讓我想起了另一種綠色能源——太陽能,太陽能現在應用的已經十分普遍,但是它一般隻能在白天並且晴天才能發揮全部效率,還是給使用者帶來了很多不便,而水源熱泵顧名思義,一定也離不開水,那麽如果在那些沒有地下水或者其它水源的地方,這種熱泵還能不能發揮作用呢?

在北京市回龍觀有一家汽車經銷商,2008年奧運會之前,因為響應北京市節能減排號召,他們把原來的空調和采暖鍋爐更換成了熱泵機組。

北京回龍觀汽車城經銷商鄭慶振:“我們以前夏天製冷的時候,它有18組的空調製冷,然後冬天的製熱是靠這種燒油的鍋爐,這個是我們過去已經換下來的燒油的鍋爐,這是燒油用的一些油桶,已經處理了一部分,原來有50多個油桶,這底下還有個地罐。”

鄭經理說,他們花75萬元購買了熱泵機組,運行之後實現了汙染物的零排放,不像以前的傳統設備,造成的汙染痕跡到處都是。

鄭慶振:“這個像這種排煙的煙道,一年要換一次,這個煙囪都換第四次了,而且像這種鍋爐,它裏邊有很多盤管,每年要開一次膛,那個煙清理不出去,那裏麵都焦的,那種積炭都積在裏麵了。”

鄭經理說,這種既節能又環保的熱泵設備夏天能製冷冬天能供暖,使用起來溫度穩定,操作也很方便,不過,他們最關心的還是經濟帳,那麽,采用熱泵係統和原來相比是否劃算呢?

鄭慶振:“它節約成本應該在60%以上,就是相比較和過去燒油相比。”

記者了解到,這個汽車銷售店地下和附近並沒有合適水源,那麽,它的熱泵提取的能量來自哪裏呢?

鄭慶振:“它這個熱就是通過這個地下,利用了地源的熱量來進行這種製熱或者製冷的,通過這台設備進行轉換進行製熱製冷的。”

和水源熱泵從水裏提取能量不同,這種設備叫地源熱泵或土壤源熱泵,它是通過埋入地下的管道從土壤裏提取熱量,把溫度提升之後進行利用。

範新:“地下的溫度在過了一個深度以後,就進入到了恒溫層,南北方都沒有太大的差距,就是說土壤源熱泵,隻要是有這樣的麵積可以用,所以說它的使用範圍比水源熱泵要更加寬泛。”

這種新型的綠色能源技術能否在老居民區裏推廣?

和水源熱泵相比,地源熱泵應用的空間更大了不少,隻要腳下有一塊地,就可以埋設地下管道吸收熱量來利用,可是,現在很多城市小區已經建成多年,樓間距比較窄,找不到多少空地來開挖埋管道,這種新型的綠色能源技術還能不能在老居民區裏推廣呢?我們跟著記者再到北京郊區的密雲去看一看。

這是在北京市密雲山區的一個渡假村裏,當時的氣溫是零下2攝氏度,而在這個渡假村裏,用來給房間供暖的依然是熱泵技術,不過,這裏的熱量不是來自水源也不是來自土壤,而是來自空氣。

北京市密雲雲蒙山莊空調項目負責人張鎮宇:“我們采用空氣源熱泵的話,在製冷製熱我們是一體的。”

清華同方空調技術中心負責人張樂平:“我們這款機組是設計在零下20度以上的環境裏,都可以為用戶提供空調熱水,就外邊在零下20度以內,就可以從空氣中提取熱量,為用戶提供采暖用的熱水。”

空氣源熱泵居然能從零下20度以上的空氣中提取熱量,來讓房間溫度達到20度以上,聽上去比水源熱泵和土壤源熱泵更加神奇,不過,研發人員告訴記者,空氣源熱泵技術的產生甚至遠遠早於水源熱泵和土壤源熱泵。

清華同方股份公司人工環境有限公司總經理範新:“空氣源熱泵在我們國家大規模的市場化使用大概有15年左右的時間。”

範新告訴記者,空氣源熱泵與水源、土壤源熱泵相比,技術原理完全一樣,隻不過它提取能量的來源是空氣。

範新:“首先空氣是一種物質,所以在這種物質裏麵存在著很多的能量,我們知道,空氣夏天的溫度很高,到了冬天的時候溫度就很低,既然它的溫度一年四季在變化,那其實我們就在說空氣裏邊蘊藏的能量在變化,我們就可以開發另外一種熱泵,就是說把空氣當作源,然後去拿熱泵機組吸收空氣當中的能量,然後送到我們的建築物裏麵去實現采暖或者其它的目的。”

那麽,空氣源熱泵在實際應用中的效果到底怎麽樣呢?

張鎮宇:“在運行費用的情況下,根據我們以前做了一個比較,跟鍋爐還有水冷機來比較的話,我們這個費用基本上算是持平吧,但是這個減少了一個排放量的問題。”

記者在這裏沒有發現像水源、土壤源熱泵那樣的機房,隻有一些熱泵機組擺放在樓頂平台上。

張鎮宇:“現在采用這個空調的話,像屋頂還有一些挺方便的,占用麵積很節省的。”

此外,和人們熟知的太陽能相比,空氣源熱泵不受陰雨天和白天黑夜限製,24小時都可使用,那麽,三種熱泵之間,效率有何不同?

範新:“空氣源熱泵的效率比水、地源熱泵低。”

這種熱泵技術能不能取代傳統的製冷采暖方式?

今天,我們看到水源熱泵、地源熱泵和空氣源熱泵帶來的神奇變化,不難想象,如果我們的生活中能夠大量采用這些新型能源方式,夏天就不用再擔心飛轉的電表,冬天也不用再擔心采暖鍋爐冒出的濃煙,實現了節能減排一舉兩得,那麽,這種熱泵技術到底能不能取代傳統的製冷采暖方式?它會不會像風力發電、太陽能發電那樣帶給我們的能源供給帶來革命性變化呢?

熱泵技術讓人大開眼界,那麽,這種技術到底給我們的生活能帶來什麽樣的變化?有關人員舉了這樣一個例子。

清華同方股份公司人工環境有限公司總經理範新:“如果更廣泛地使用熱泵技術,其實對節能和減排和環境保護影響是非常非常巨大的,我們大概估算了一下,如果我們有50億平米去使用熱泵係統,我們可能就會節約煤4000萬噸,一年就可以節約煤 4000萬噸,也可以減少二氧化碳的排量8000萬噸。”

據介紹,三種熱泵相互補充,幾乎可以覆蓋全國所有地區,但是,記者發現了一個稍顯尷尬的事實,空氣源熱泵在國內誕生已有15年曆史,水源熱泵也有10年曆史,除同方外,中國有多家企業也有了自己的熱泵,中國的熱泵技術在全球甚至居於領先地位,但是,對更多人來說,熱泵技術還有些陌生,熱泵產品覆蓋率還非常有限,采用熱泵技術供暖製冷的居民小區還非常零散,功能神奇的熱泵似乎還有點養在深閨人未識的感覺,這,又是為什麽呢?

清華同方股份有限公司總裁陸致成:“先是有一個技術可能很貴,貴的原因是需求可能還不夠。”

陸致成說,熱泵作為環保技術,研發時間長,資金投入大,其產品市場化的周期也更長,清華同方20年前就開始涉足熱泵技術,從研發技術到出產品又有5年以上,相關資金投入幾億元,而產品要形成規模再到市場化又需要5到10年的工夫。

陸致成:“這個過程裏麵,其實也是蠻痛苦的一個過程,但是你作為一個科技成果產業化的一個企業,你必須有這樣的一個過程。”

耐人尋味的是,清華同方從創立一開始就同時做IT產業和節能環保產業,但人們更熟知的是同方的IT技術和信息產品而不是環保產品,不過,在清華同方的帳本裏,環保產品的貢獻卻並不亞於IT產品,以熱泵技術、脫硫技術、餘熱利用和汙水處理以及數字化城市為代表的節能環保產業在利潤率上甚至高過了其IT產業。

陸致成:“到現在為止,我們能源環保的收入大概應該已經達到,占公司的30%以上,那麽利潤可能還要占的更多,可能要占到40%,到現在,隨著國家大的國策,對節能環保越來越重視,所以我們在節能環保領域的技術優勢就更突出出來了。”

重新回首20年在節能環保領域的默默堅守,陸致成說他最大的感受就一句話。

陸致成:“我覺得更需要的是眼光,IT產品相對來講它的應用它來得更快,它發展也很快,但是環保這個產業,其實它的技術的發展沒有IT這麽快,但是它的時間周期會比較長,所以更需要一種耐心吧。”

半小時觀察:綠色需要耐心

目前全世界每年向大氣中排放的二氧化碳為200多億噸,由於二氧化碳等引起的“溫室效應”,使全球氣候明顯變暖。科學家預測,如果得不到有效控製,到下世紀中葉,地球變暖會使世界海平麵上升25~100厘米,一些地勢低窪的沿海城市將葬入海底。而北京、上海、倫敦、紐約等城市有可能全部被淹沒掉。

我們麵對著一個極其嚴峻的處境:一方麵能源大量消耗,麵臨能源危機;另一方麵汙染物排放嚴重汙染環境甚至威脅到人類的生存。怎麽樣才能走出這個怪圈?生存的要求迫使我們必須用新的眼光來看待環保產業市場,尋求綠色機遇。

但是在環保產業的艱難發展中,可能對企業最大的考驗還是需要耐心。人們一提起清華同方,最熟知的是它的IT產業和成就,沒想到,十幾年來,他們一直在默默地做著這樣的技術研發和市場培育。熱泵技術對很多老百姓來說,還有些陌生,但它已經遠遠不是實驗室的樣品了。做這樣的產品從事環保產業,不僅需要很大的投入,還得忍受寂寞的煎熬。因為對一項全新的技術,人們很難在短短幾年內就完全接受和運用,一個全新的市場更不可能在一天之內建成。

比起互聯網泡沫泛起時,那些曾經靈光乍現、玲琅滿目的商業明星,我們在倡導節能減排、倡導綠色GDP的時候,需要更多耐得住寂寞的企業,隻有長期潛心專研和經營,隻有堅持和努力,他們才可能跳出傳統產業的桎梏,用創新思維打開中國經濟未來的綠色大門。

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